劉洪宇

甫一問世，就刷新了30項(xiàng)基于雙路服務(wù)器及工作站的基準(zhǔn)性能測試記錄。英特爾雙路至強(qiáng)5500處理器究竟如何取得至強(qiáng)處理器史上最大幅度的性能提升？又將如何以其智能特性變革計(jì)算方式，進(jìn)而改變整個(gè)數(shù)據(jù)中心？

“這將是英特爾今年最重要的一次發(fā)布，也是自PentiumPro以來，英特爾最重要的服務(wù)器處理器發(fā)布。” 3 月 31 日，英特爾全球副總裁、中國區(qū)總裁楊敘在雙路至強(qiáng)5500系列處理器的發(fā)布儀式上表示。不僅英特爾對(duì)此寄予厚望，合作伙伴也表現(xiàn)出對(duì)這款產(chǎn)品的極大期待，在此后數(shù)日內(nèi)，將先后發(fā)布基于該處理器的新一代服務(wù)器。這一次，英特爾的處理器架構(gòu)發(fā)生了改變并增強(qiáng)了智能特性，對(duì)雙路服務(wù)器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、散熱等方面都要求很高，這是服務(wù)器廠商比拼技術(shù)實(shí)力的時(shí)刻，更是他們以創(chuàng)新產(chǎn)品促動(dòng)IT經(jīng)濟(jì)回暖的機(jī)會(huì)。

智能化性能

英特爾去年年底推出了基于Nehalem架構(gòu)的首款處理器，此后就開始逐步將全線處理器納入這一可擴(kuò)展的架構(gòu)之下，通過靈活的擴(kuò)展設(shè)計(jì)，滿足不同維度的擴(kuò)展要求。英特爾數(shù)字企業(yè)事業(yè)部副總裁、服務(wù)器平臺(tái)事業(yè)部總經(jīng)理柯克·史考根（KirkSkaugen）表示，英特爾面向服務(wù)器領(lǐng)域的三大法寶——最好的性能、最佳能耗比及增強(qiáng)的虛擬化技術(shù)在至強(qiáng)5500上再次實(shí)現(xiàn)，并達(dá)到了至強(qiáng)處理器史上最大幅度的性能提升，為4年前英特爾單核處理器的9倍。尤為重要的是，這些提升都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了智能化。

實(shí)測結(jié)果顯示，相比前代至強(qiáng)5400處理器，至強(qiáng)5500在各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域均有70%~125%的性能提升，表征虛擬化性能的VMmark測試中，性能提升達(dá)到160%。在計(jì)算密集型、內(nèi)存帶寬敏感型及浮點(diǎn)要求苛刻的應(yīng)用中，新型處理器的性能提升也尤為明顯。如此大幅度的性能提升，主要有賴于英特爾QPI快速通道互聯(lián)技術(shù)、智能加速技術(shù)以及超線程技術(shù)。

集成內(nèi)存控制器后，至強(qiáng)5500采用的QPI技術(shù)可以針對(duì)帶寬密集型應(yīng)用，加快處理器與處理器、處理器與I/O控制器之間的流量速度，提供高達(dá)25.6GB/s的帶寬，比前代產(chǎn)品提高3.5倍。而智能加速技術(shù)則可以在需要時(shí)增加內(nèi)核頻率，以提高執(zhí)行速度，可以通俗理解為“超頻”的概念；對(duì)于那些可以并行多線程執(zhí)行程序，至強(qiáng)5500支持每個(gè)內(nèi)核同時(shí)執(zhí)行雙線程，最多可以形成8個(gè)邏輯處理器，以大幅減少計(jì)算延遲。而智能加速與超線程均是自適應(yīng)調(diào)節(jié)，完全根據(jù)應(yīng)用負(fù)載自動(dòng)調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)。

自適應(yīng)能效

當(dāng)配電能力和散熱能力逐漸成為瓶頸，提高服務(wù)器這類主設(shè)備的能效就成為改進(jìn)數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)的關(guān)鍵途徑。英特爾此前提高能效的途徑主要是在功耗基本保持不變的情況下提高性能，而在此基礎(chǔ)上，還期望使服務(wù)器的負(fù)載與能耗成一定比例，即在負(fù)載不高的情況下，一定要通過智能調(diào)節(jié)，盡可能減少服務(wù)器的能耗，這一期待隨著至強(qiáng)5500到來成為現(xiàn)實(shí)。

英特爾采用了兩項(xiàng)重要的節(jié)能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在單個(gè)服務(wù)器內(nèi)，最大限度地降低服務(wù)器組件并未完全使用時(shí)的系統(tǒng)功耗。一項(xiàng)技術(shù)是集成功率門限，它支持將四個(gè)核中個(gè)別閑置的內(nèi)核功耗降低。至強(qiáng)5400可將閑置功率降至16W或50W，而具備新特性的至強(qiáng)5500則能將閑置功耗減至10W，使服務(wù)器的閑置功耗降低50%（與前代雙路服務(wù)器相比）。另一項(xiàng)技術(shù)是自動(dòng)低功耗調(diào)節(jié)，它增加了處理器功耗狀態(tài)，內(nèi)存和I/O控制器也配有新型電源管理特性，處理器和內(nèi)存可以自動(dòng)置入最低功耗狀態(tài)，在不影響性能的前提下滿足當(dāng)前工作的運(yùn)行需求，根據(jù)實(shí)時(shí)負(fù)載調(diào)節(jié)系統(tǒng)功耗。

與此同時(shí)，英特爾還同時(shí)推出了節(jié)點(diǎn)功耗管理器系統(tǒng)，支持IT管理員為一個(gè)機(jī)架、一組服務(wù)器或整個(gè)數(shù)據(jù)中心設(shè)定功耗閑置，從而提高了近20%的部署密度。服務(wù)器廠商基于該功能的二次開發(fā)，更進(jìn)一步為用戶合理控制功耗提供了附加值。

靈活虛擬化

虛擬化也是性能的一種體現(xiàn)，提高虛擬化性能可以實(shí)現(xiàn)更高的整合比率，而更深程度的虛擬化是資源池化的基礎(chǔ)。至強(qiáng)5500系列處理器借助更高的I/O帶寬，進(jìn)一步提高虛擬化性能，并通過支持多代虛擬機(jī)遷移，在虛擬化環(huán)境中實(shí)現(xiàn)了高靈活性。相比至強(qiáng)5400，英特爾虛擬化技術(shù)（VT）的增強(qiáng)特性結(jié)合全新平臺(tái)設(shè)計(jì)可使虛擬化性能提高達(dá)2.1倍。

虛擬化的硬件平臺(tái)對(duì)虛擬化軟件提供更高程度的支持，對(duì)虛擬化應(yīng)用來說至關(guān)重要。至強(qiáng)5500的新特性，如支持英特爾擴(kuò)展頁表，減少頁表虛擬化帶來的開銷，通過虛擬化靈活遷移技術(shù)解決實(shí)時(shí)整合問題等，都對(duì)提高虛擬化性能效果顯著。英特爾的硬件虛擬化技術(shù)是涵蓋了處理器、網(wǎng)絡(luò)、芯片組在內(nèi)的全面虛擬化，除了在處理器中加入了提高虛擬化靈活性與穩(wěn)定性的VT-x技術(shù)之外，英特爾還為與至強(qiáng)5500配套的芯片組及以太網(wǎng)控制器加入了虛擬化技術(shù)，加速數(shù)據(jù)傳輸、消除大部分性能開銷，進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，這些都為更高程度的虛擬化應(yīng)用構(gòu)筑了高性能的可靠平臺(tái)。

柯克·史考根幫用戶算了一筆賬，以184臺(tái)英特爾單核至強(qiáng)服務(wù)器為例，如果換作184臺(tái)至強(qiáng)5500服務(wù)器，性能可以達(dá)到原來的9倍，電費(fèi)節(jié)省18%。如果保持同樣的性能，則只需要21臺(tái)至強(qiáng)5500服務(wù)器，預(yù)計(jì)每年節(jié)電90%，單是以電費(fèi)來計(jì)算，僅8個(gè)月就可以收回投資成本了。

鏈接

至強(qiáng)5500給他們帶來什么

騰訊系統(tǒng)評(píng)測中心主任王馨

目前，騰訊即時(shí)通信最高在線用戶在4000萬以上，QQ主頁的PV訪問量達(dá)到6億，QQ游戲的最高在線人數(shù)也達(dá)到了300萬。我們支撐這樣大規(guī)模應(yīng)用的辦法就是定制服務(wù)器，目的是希望服務(wù)器更貼近我們的業(yè)務(wù)。

騰訊的大量服務(wù)器都存放在租用的電信機(jī)房里，并按機(jī)架支付租金。由于受到機(jī)架功耗和上架數(shù)量的限制，最大限度地利用機(jī)架和供電對(duì)于成本的控制至關(guān)重要。我們對(duì)基于至強(qiáng)5500處理器的雙路定制化服務(wù)器和一些雙路主流服務(wù)器進(jìn)行了功耗對(duì)比。評(píng)測結(jié)果表明：如果全部采用至強(qiáng)5500處理器的服務(wù)器，每個(gè)機(jī)架的計(jì)算性能提高20%、性能功耗比提高60%以上，我們完全可以通過配置更多的至強(qiáng)5500定制化服務(wù)器，為騰訊的未來業(yè)務(wù)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

江蘇省高性能計(jì)算學(xué)會(huì)會(huì)長周會(huì)群

高性能計(jì)算集群除在生命科學(xué)、材料科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，在天文和地球科學(xué)方面也被大量使用。目前，南京大學(xué)正在建設(shè)一個(gè)超過35萬億次/秒的高性能計(jì)算設(shè)施，這將是在中國大學(xué)里規(guī)模最大的一個(gè)高性能計(jì)算集群。這個(gè)集群將由402個(gè)兩路四核計(jì)算節(jié)點(diǎn)組成，由高速網(wǎng)絡(luò)連接，另外擁有50TB的并行文件系統(tǒng)和100TB的存儲(chǔ)。為了建立這個(gè)高性能計(jì)算中心，南京大學(xué)很早就與英特爾合作，對(duì)至強(qiáng)5500處理器進(jìn)行了多項(xiàng)測試。

以檢測物質(zhì)在高溫高壓狀況下物理性質(zhì)變化的兩個(gè)應(yīng)用軟件VASP和Espresso為例，VASP在至強(qiáng)5500處理器上可獲得97%的性能提升，Espresso則可獲得至少51%的性能提升，我們最終選擇了英特爾至強(qiáng)5500系列處理器作為集群建設(shè)的核心。